Analiza systemów monitorowania w czasie rzeczywistym jakości procesów spawania laserowego – cz. II

Czujniki ładunku elektrycznego obłoku plazmy

Obłok plazmy wytwarzany w czasie procesu spawania laserowego nad oczkiem lub jeziorkiem spoiny zawiera elektrony i jony dodatnie. Dlatego możliwy jest dokładny pomiar ładunku elektrycznego plazmy. Dzieje się to poprzez pomiar spadku napięcia między dyszy laserową a spawanym przedmiotem w obwodzie elektrycznym. Obwód ten składa się z opornika i kondensatora. Sygnały spadku napięcia obłoku plazmy nad obszarem spawania laserowego rejestrowane przez czujniki ładunku elektrycznego obłoku rejestrowane w systemie monitorowania w czasie rzeczywistym pozwalają na określenie temperatury obłoku plazmy, a jednocześnie określenie stopnia przetopienia złącza spawanego i wad tego złącza, jak np.: brak oczka spoiny, przesunięcie ściegu spoiny względem toru spawania, zmiana położenia ogniska wiązki laserowej względem górnej powierzchni złącza spawanego czy też nawet nierówności lica spoiny [2, 64, 65].

Nowoczesne technologie spawania laserowego jako źródło energii wykorzystują głównie wiązkę koherentną promieniowania emitowanego przez lasery na ciele stałym:

• tarczowe o długości fali 1030 nm i
• światłowodowe o długości fali 1070 nm.

Wynika to z wyższej absorpcji promieniowania na powierzchni złącza w stosunku do laserów CO₂, wszystkich metali konstrukcyjnych (rys. 4). Jednakże w przeciwieństwie do procesu spawania laserem CO₂ podczas procesu spawania laserowego laserami na ciele stałym wydziela się niewielka ilość plazmy nad oczkiem spoiny i trudno jest uzyskać wiarygodne wyniki monitorowania jakości procesu spawania laserami na ciele stałym [2]. Obecnie systemy monitorowania wykorzystujące czujniki ładunku elektrycznego obłoku plazmy są stosowane w przypadku...